Doslej smo govorili o znakih kognitivnega reda, signaturah, ki jih je mogoče opazovati, če je pojav, ki ga preučujemo, predstavljen diskretno, kot niz instančnih elementov. Če nekateri izmed posameznih parametrov teh elementov ustrezajo statistiki moči, zlasti pa Zipfovemu zakonu, lahko domnevamo, da je za ta pojav kognitivni red pomembna sila urejanja, vsaj v nekaterih njegovih vidikih. V naših primerih so bili takšni nizi ruska mesta s svojim prebivalstvom, besede ruskega jezika s svojo pogostostjo, ruska jezera s svojo površino.

Vendar pa proučevanega pojava ni vedno mogoče predstaviti diskretno, kot večstruko strukturo, sestavljeno iz posameznih elementov. Včasih je struktura preučevanega pojava slabo razvidna, tako da ni predstavljena kot skupek, v drugih primerih preprosto ne moremo dobiti statističnega povzetka posameznih parametrov elementov pojava. V takšni situaciji se moramo zanašati na celostno opazljive značilnosti pojava, med katerimi ima posebno vlogo zvoki.

Šum imenujemo vsako nepravilno spremembo enega od integralnih parametrov opazovanega pojava. Na primer, za goreči ogenj sta takšna neenakomerno spreminjajoča se parametra jakost zvoka in jakost sevanja (verjetno obstajajo še drugi) - medtem ko ne ločimo, kateri del ognja proizvaja zvok ali sevanje, ga jemljemo kot celoto . Lahko pa navedete kolikor želite primerov hrupa različne narave: intenzivnost toka avtomobilov na avtocesti, borzne kotacije, nivo podzemne vode, električna aktivnost celic, jakost toka v prevodniku, tektonska aktivnost itd. V vsakem od teh primerov imamo opravka z merljivo količino, ki je podvržena nihanju.

V mnogih primerih so nihanja občasna, na primer občasno se spreminja oddaljenost Sonca od Zemlje, občasno se spreminja nivo plime in oseke, položaj nihala itd. Vendar se periodična dinamika običajno pojavi v zelo enostavni sistemi ki ga ureja fizični red. Osredotočili se bomo na kompleksne sisteme in pojave, v katerih so nihanja parametrov običajno nepravilna, neperiodična. Naj vas spomnim, da v kompleksnih sistemih nastanejo "toplinjaki" pogoji za delovanje kognitivnega reda.

Hrup je torej neperiodična, neenakomerna sprememba parametra kakršnega koli pojava. Obenem pa je za nas še posebej zanimiv šum integralnih parametrov (šum, ki ga proizvaja pojav kot celota), saj nam omogočajo slišati »bistvo pojava«, tudi če ga ni mogoče zaznati. normalna strukturna analiza. Zlasti parametri hrupa omogočajo določitev, kateri vrstni red nadzoruje pojav - fizični ali kognitivni.

Klasična in dobro razvita metoda za analizo šuma je spektralna analiza. Preprosto povedano, ta metoda temelji na Fourierjevi transformaciji, ki predstavlja količino, ki se spreminja v izbranem časovnem obdobju. S(t) kot vsota harmonikov večkratne frekvence:

Preučujemo na primer šumni signal, ki traja 1 sekundo. Lahko ga predstavimo kot vsoto periodičnih (harmoničnih) signalov s frekvencami 1, 2, 3, 4, 5 ... hercev. Vsak od členov te vsote ima obliko kosinusnega vala in je frekvenčna komponenta izvirnega signala. Poleg tega bo prispevek različnih komponent različen glede na signal, kar se odraža v različnih koeficientih A1, A2, A3,...

Po izdelavi diagrama, na katerem narišemo frekvenco komponent vzdolž osi X (to število sovpada s številom prileganja ustreznega kosinusnega vala v začetnem intervalu, ki traja 1 sekundo), in vzdolž osi Y pripadajoči koeficient A, na kvadrat, dobimo frekvenčni spekter moči prvotni signal šuma, ki jasno odraža prispevek vsakega harmonika k moči celotnega signala.

Če ne razumete dobro, o čem govorimo, vam priporočam, da najprej preberete zelo preprost uvod v teorijo periodičnih procesov in Fourierovih transformacij. Napisana je tako, da jo razumejo tudi humanisti. Intuitivno razumevanje spektra moči nihanj in hrupa vam bo v veliko pomoč, ko boste pozneje brali Prologe.

Bodimo pozorni na povezavo med frekvenčnimi komponentami Fourierove vrste in harmonične vrste. Če je trajanje prvotnega signala 1 sekunda, ima prvi harmonik frekvenco 1 Hz. in trajanje 1 sek. Drugi harmonik ima dvojno frekvenco prvih 2 Hz. in obdobje 1/2 sek. (to pomeni, da v 1 sekundi naredi dva popolna nihanja). Tretji harmonik ima frekvenco 3 Hz. in obdobje 1/3 sek. itd. Niz harmoničnih period natančno ustreza harmoničnemu nizu, ki je za nas pomemben:

Nepravilne spremembe parametrov različnih pojavov so izredno pogoste in jih preučujejo že dolgo, tudi s pomočjo spektralna analiza. Izkazalo se je, da so s spektralnega vidika najbolj razširjene tri vrste šuma. Izkazalo se je tudi, da spektri teh šumov ustrezajo močnostnim funkcijam. Ti zvoki so označeni z barvnimi kodami: beli šum , rjav hrup in roza šum. Nato bomo govorili o vsakem od njih.

beli šum

Beli šum je šum, katerega frekvenčne komponente imajo približno enako moč v vseh frekvenčnih območjih. Zahvaljujoč tej lastnosti je dobil svojo oznako: verjame se, da je bela sončna svetloba enotna mešanica elektromagnetnih nihanj različnih frekvenc. Po analogiji se je beli šum začel imenovati vsak signal, ki ima značilen raven spekter. Tukaj je na primer tipičen vzorec belega šuma in njegov ustrezen spekter moči:

Kot lahko vidimo, spekter ne kaže nobenih sistematičnih odstopanj od vodoravne ravne črte. In povprečenje spektrov veliko število vzorcev belega šuma ali povprečenje po sosednjih frekvencah, bi dobili ravno vodoravno črto.

V naravi tovrstni šum najpogosteje opazimo v povezavi s termičnimi nihanji, takšen spekter ima na primer termični šum v polprevodnikih - če prižgemo kak elektronski ojačevalnik na polno glasnost, bomo slišali tiho sikanje - to je toplotno belo hrup.

Beli šum je izjemen, ker obstaja zelo preprost numerični način za njegovo ustvarjanje. Vzemimo nekaj številskega obsega in iz njega povsem naključno izberimo števila. Če združimo rezultate v eno vrstico, dobimo zaporedje števil, ki ima spekter belega šuma. To vodi do naravne razlage belega šuma kot rezultat popolnoma naključnih procesov. Na primer, to lahko pojasni toplotni šum v polprevodnikih.

Rjav hrup

Spekter rjavega šuma ustreza funkcija moči z indikatorjem -2. Ta hrup je dobil ime po priimku Brown, ki je bilo ime odkritelja "brownovskega" gibanja. Ko je pod mikroskopom opazoval cvetni prah rastlin v vodi, je odkril, da se delci gibljejo kaotično, namesto da bi ostali nepremični. To so razložili z naključnimi udarci vodnih molekul, ki zadenejo delce cvetnega prahu. Zaradi tega so se delci počasi kaotično premikali in tavali. Zamisel o naključnem sprehodu dobro ponazarja videz rjavi signal:

Vendar s konstruiranjem istega spektra v dvojnih logaritemskih koordinatah popolnoma razjasnimo ujemanje spektra s potenčno funkcijo:

Kljub občasnim odstopanjem se spekter očitno prilega ravni črti, ki ustreza eksponentu -2. S povprečenjem več vzorcev hrupa ali glajenjem sosednjih točk dobimo skoraj ravno črto.

Rjavi hrup je numerično proizveden tako preprosto kot beli hrup - in dokazuje globoko sorodstvo med obema. Če želite dobiti rjavi hrup, na vsakem koraku ne bi smeli vzeti le naključnih števil kot naslednjo vrednost signala, ampak dodati naključno vrednost prejšnji vrednosti signala. Na primer, če je imel signal v prejšnjem koraku vrednost 100 in smo dobili naključno število -7, bo naslednja vrednost signala 93.

Z drugimi besedami, v belem šumu je naključna spremenljivka vsako naslednjo vrednost signal, v rjavi pa naključna spremenljivka sprememba signala(zato pravijo, da je beli šum diferencialni derivat rjavega šuma).

Značilen tavajoči videz rjavega hrupa dokazuje njegovo pomembno razliko od belega hrupa: beli šum predstavlja nihanja, ki ležijo v določenem pasu, čez katerega praktično ne gredo. Ravno nasprotno, rjavi hrup, če mu damo dovolj časa, zagotovo zapusti kateri koli, tudi zelo širok pas vrednosti:

V zvezi s tem je običajno reči, da je beli šum stacionarni in rjava - nestacionarni. (Upoštevajte, kako to spominja na koncept konvergentnih in divergentnih številskih nizov).

Rjavi šum je zelo razširjen v pojavih različnih narav. Pojavi se povsod, kjer pride do naključnega povečanja katerega koli parametra. Na primer, pri Brownovem gibanju mikrodelcev je tak parameter koordinata delcev. Rjavi spekter dobro ustreza običajnemu gibanju borznih kotacij, ki je sestavljen tudi iz rasti vrednosti delnic, ki so blizu naključnemu. Na splošno, kjer imamo vrednost, ki se iz nekega razloga ne nagiba k takojšnji spremembi, ampak le v razmeroma majhnih korakih, naletimo na nihanja, ki imajo rjavi šumni spekter. Seveda fizična realnost, v kateri je veliko takšnih vztrajnostnih veličin (koordinate teles, njihovi impulzi itd.), ponuja veliko primerov rjavega šuma.

Če je beli hrup podoben hrupu padajočega peska ali hrupu v elektronskem ojačevalniku, potem je rjavi hrup zaradi ogromne premoči nizkih frekvenc podoben hrupu v delavnici strojegradnje, ki je polna z glasnim in "težkim" brnenjem ogromnih enot.

Rožnati šum

Rožnati šum ali utripajoči šum je šum, katerega močnostni spekter ustreza potenčni funkciji z eksponentom -1. Formalno glede na vmesni eksponent (za rjavo je -2, za belo je 0) je rožnati šum točno na pol poti med rjavim in belim šumom. To ponazarja tudi tipičen pogled roza šum:

Hrup ni tako "ploščen" kot beli, vendar tudi ne tava toliko kot rjav.

Rožnati šum je dobil ime po analogiji z barvnim spektrom elektromagnetnih valov. Bela svetloba ima enoten, raven spekter, in če povečate moč nizkofrekvenčnih komponent - in so odgovorne za rdeče območje barvnega spektra -, se bo bela svetloba spremenila v rdečkasto, rožnato. To je tisto, zaradi česar je spekter roza šuma drugačen: nizke frekvence so v njem močnejše. (vendar se moramo spomniti, da če pogledamo spekter ne v logaritemskih, ampak v običajnih koordinatah, bomo videli, da so v resnici najnižje frekvenčne komponente velikokrat močnejše od drugih. Po analogiji to ustreza situaciji, ko je rdeča sevanje je večkrat močnejše od drugih in jih moti, zato je treba natančneje imenovati roza šum rdeča).

Rožnati šum je opazen pri različnih pojavih. Prvič so ga opazili v fiziki polprevodnikov, pri tokovnih fluktuacijah skozi polprevodnike, ko so odkrili, da poleg običajnega termičnega šuma vsebujejo še šum, ki ima potenčni spekter z eksponentom približno -1. To postane še posebej opazno pri nizkih frekvencah, kjer ima ta hrup največjo moč. V fiziki se ta šum imenuje "flicker noise", šum utripanja, njegov izvor pa še vedno ostaja skrivnost. Ima res čudne lastnosti. Na primer, izkazalo se je, da tudi v polprevodnikih popolnoma izolirana od zunanji svet, zaradi temperaturnih sprememb itd., se pojavijo počasna nihanja toka, ki trajajo tedne in celo mesece in imajo rožnati spekter. S stališča sedanje fizike tega ni mogoče zadovoljivo razložiti, saj se domneva, da v polprevodnikih ne more priti do reverzibilnih procesov v takšnem časovnem obsegu. Težava je postala še resnejša, ko so odkrili, da utripajoči šum ni prisoten le v polprevodnikih, ampak v skoraj vseh prevodnih medijih. S tem so se končale razlage (vendar precej zapletene), ki so temeljile na edinstvene lastnosti polprevodnikov, kot je prisotnost kontaktnih ravnin med območji z različno prevodnostjo itd.

Problem utripanja še povečuje dejstvo, da do sedaj ni bilo dovolj enostavnega in preglednega numeričnega modela, ki bi lahko generiral roza šum. In če načeloma ne razumemo, kako lahko nastane rožnati šum, potem si težko razložimo, kako nastane v naravnih pojavih.

Vendar pa bi skrivnost hrupa utripanja ostala zelo specializirana tema, če hrupa s takšnim spektrom ne bi našli v mnogih drugih pojavih zelo drugačne narave. Tu jih ne bomo naštevali - na temo roza hrupa je bilo že veliko napisanega - navedli pa bomo le nekaj primerov, ki so pomembni za nas. Prvič, zvoki človeškega govora, pa tudi večina glasbenih del različnih stilov in narodov, imajo rožnati spekter. Drugič, nihanja električnih potencialov posameznih nevronov v možganih imajo rožnat spekter in na splošno imajo elektroencefalogrami možganov zdravih ljudi ta spekter.

Za uho rožnati šum ni tako "ploščen" in "dolgočasen" kot beli šum, a tudi ne tako depresivno "težak" kot rjavi šum. Še najbližje, čemur verjetno spominja, je šumenje slapa, ko smo mu blizu.

Rožnati šum se včasih imenuje " 1/f hrup" ker enačba spektra moči za rožnati šum ustreza funkciji moči:

Kje W(f)- moč harmonika, ki ima frekvenco f, W(1) je moč prvega harmonika in f- pogostost. Seveda lahko po analogiji rjavi šum označimo kot »1/f² šum«, ker je enačba njegovega spektra:

Hrup- naključna nihanja različne fizične narave, za katere je značilna kompleksnost njihove časovne in spektralne strukture.

Prvotno slov hrup povezani izključno z zvočnimi vibracijami, temveč v moderna znanost razširili so ga na druge vrste vibracij (radio, elektrika).
Klasifikacija hrupa

Hrup- niz aperiodičnih zvokov različne jakosti in frekvence. Z fiziološka točka Z vidika vida je hrup vsak neugoden zvok, ki ga zaznamo.

Po spektru

Hrupe delimo na stacionarne in nestacionarne.

Po naravi spektra

Glede na naravo spektra se hrup deli na:
širokopasovni šum z zveznim spektrom, širokim več kot 1 oktavo;
tonski šum, v spektru katerega so izraziti toni. Ton velja za izrazitega, če eden od frekvenčnih pasov ene tretjine oktave presega druge za najmanj 7 dB.

Po frekvenci (Hz)

Glede na frekvenčni odziv šum delimo na:

nizka frekvenca (<400 Гц)
srednja frekvenca (400-1000 Hz)
visoka frekvenca (>1000 Hz)

Glede na časovne značilnosti

konstantna;
nestabilne, ki jih delimo na nihajoče, intermitentne in impulzivne.

Po naravi pojava

Mehanski
Aerodinamičen
Hidravlični
Elektromagnetno
Merjenje hrupa

Za kvantificiranje šuma se uporabljajo povprečni parametri, določeni na podlagi statističnih zakonitosti. Za merjenje značilnosti hrupa se uporabljajo merilniki ravni zvoka, frekvenčni analizatorji, korelometri itd.

Raven hrupa se največkrat meri v decibelih.

Intenzivnost zvoka v decibelih
Pogovor: 40-45
Pisarna: 50-60
Ulica: 70-80
Tovarna (težka industrija): 70-110
Motorna žaga: 100
Jet launch: 120
Vuvuzela: 130

Viri hrupa

Viri akustični hrup lahko služijo kakršne koli vibracije v trdnih, tekočih in plinastih medijih; V tehniki so glavni viri hrupa različni motorji in mehanizmi. Splošno sprejeta je naslednja klasifikacija hrupa glede na izvor: - mehanski; - hidravlični; - aerodinamičen; - električni.

Povečan hrup strojev in mehanizmov je pogosto znak okvar ali neracionalnih zasnov. Viri hrupa v proizvodnji so transport, tehnološka oprema, prezračevalni sistemi, pnevmatski in hidravlični agregati ter viri, ki povzročajo vibracije.

Neakustični zvoki

Elektronski šum- naključna nihanja tokov in napetosti v radiu elektronske naprave, nastanejo kot posledica neenakomernega oddajanja elektronov v električnih vakuumskih napravah (shot noise, flicker noise), neenakomernih procesov generiranja in rekombinacije nosilcev naboja (prevodnih elektronov in lukenj) v polprevodniških napravah, toplotnega gibanja tokovnih nosilcev v prevodnikih (toplotni šum), toplotno sevanje Zemlje in zemeljske atmosfere ter planetov, Sonca, zvezd, medzvezdnega medija itd. (vesoljski šum).

Vpliv hrupa na človeka

Šum v zvočnem območju vodi do zmanjšane pozornosti in povečanih napak pri izvajanju različne vrste dela Hrup upočasni človekovo reakcijo na signale, ki prihajajo iz tehničnih naprav. Hrup pritiska na sredino živčni sistem(CNS), povzroča spremembe v frekvenci dihanja in pulzu, prispeva k presnovnim motnjam, pojavu bolezni srca in ožilja, želodčne razjede, hipertenzija. Pri izpostavljenosti hrupu visoke ravni(več kot 140 dB) možna razpoka bobniči, pretres možganov in pri še višjih ravneh (več kot 160 dB) in smrt.

Higienska regulacija hrupa

Za določitev dovoljene ravni hrupa na delovnih mestih, stanovanjskih prostorih, javnih zgradbah in stanovanjskih območjih se uporablja GOST 12.1.003-83. SSBT »Hrup. Splošne varnostne zahteve”, SN 2.2.4/2.1.8.562-96 “Hrup na delovnih mestih, v stanovanjskih in javnih zgradbah ter v stanovanjskih območjih.”

Normalizacija hrupa v zvočnem območju se izvaja z dvema metodama: glede na najvišji spekter ravni hrupa in glede na dBA. Prva metoda določa najvišje dovoljene ravni (MAL) v devetih oktavnih pasovih z geometričnimi srednjimi frekvencami 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Druga metoda se uporablja za normalizacijo nekonstantnega hrupa in v primerih, ko spekter dejanskega hrupa ni znan. Normirani kazalnik je v tem primeru ekvivalentna raven zvoka širokopasovnega konstantnega hrupa, ki ima na človeka enak vpliv kot dejanski nestalni hrup, merjen na A lestvici merilnika ravni zvoka.

Šumne barve

Šumne barve- sistem terminov, ki določenim vrstam šumnih signalov pripisuje določene barve na podlagi analogije med spektrom signala poljubne narave (natančneje, njegove spektralne gostote ali, matematično rečeno, parametrov porazdelitve naključnega procesa) in spektri različnih barv vidne svetlobe. Ta abstrakcija se pogosto uporablja v vejah tehnologije, ki se ukvarjajo s hrupom (akustika, elektronika, fizika itd.).

beli šum

beli šum- stacionarni šum, katerega spektralne komponente so enakomerno porazdeljene po celotnem območju vključenih frekvenc. Primeri belega hrupa so hrup bližnjega slapa (hrup oddaljenega slapa je rožnat, saj so visokofrekvenčne komponente zvoka v zraku bolj oslabljene kot nizkofrekvenčne) ali Schottkyjev šum na terminalih z visokim uporom. Ime je dobil po bela svetloba, ki vsebuje elektromagnetno valovanje frekvenc celotnega vidnega območja elektromagnetnega sevanja.

V naravi in tehnologiji se "čisti" beli šum (tj. beli šum z enako spektralno močjo na vseh frekvencah) ne pojavlja (zaradi dejstva, da bi imel tak signal neskončno moč), vendar pa vsak šum, katerega spektralna gostota je enak (ali nekoliko drugačen) v obravnavanem frekvenčnem območju.

Statistične lastnosti

Izraz "beli šum" se običajno uporablja za signal, ki ima avtokorelacijsko funkcijo, matematično opisano z Diracovo delta funkcijo v vseh dimenzijah večdimenzionalnega prostora, v katerem je signal obravnavan. Signale s to lastnostjo lahko obravnavamo kot beli šum. Ta statistična lastnost je temeljna za signale te vrste.

Dejstvo, da beli šum ni koreliran v času (ali v katerem koli drugem argumentu), ne določa njegovih vrednosti v domeni časa (ali katerega koli drugega obravnavanega argumenta). Množice, ki jih sprejema signal, so lahko poljubne do glavne statistične lastnosti (vendar mora biti konstantna komponenta takega signala enaka nič). Na primer, binarni signal, ki lahko sprejme samo vrednosti enake nič ali ena, bo beli šum samo, če zaporedje ničel in enic ni korelirano. Signali, ki imajo zvezno porazdelitev (kot je normalna porazdelitev), so lahko tudi beli šum.

Diskretni beli šum je preprosto zaporedje neodvisnih (to je statistično ne sorodni prijatelj s prijateljem) številke.

Hrup utripanja, roza šum

hrup utripanja (hrup utripanja, 1/f hrup, Včasih roza šum v ozkem uporabnem razumevanju takega izraza) - elektronski šum, opažen v skoraj vseh elektronskih napravah; njeni viri so lahko nehomogenosti v prevodnem mediju, nastajanje in rekombinacija nosilcev naboja v tranzistorjih itd. Običajno se omenja v povezavi z enosmernim tokom.

Hrup utripanja ima spekter roza šuma, zato ga včasih tako imenujemo. Vendar je treba roza hrup razlikovati kot matematični model signal določene vrste in šum utripanja kot zelo določen pojav v električnih tokokrogih.

Leta 1996 sta V. P. Koverdoy in V. N. Skokov na Inštitutu za termofiziko Uralske podružnice Ruske akademije znanosti eksperimentalno odkrila intenzivne toplotne pulzacije med prehodom iz režima mehurčkastega vrelišča tekočega dušika v režim filmskega vrelišča v termičnem območju visokotemperaturni superprevodnik. Spekter teh pulzacij ustreza šumu utripanja

Rdeči hrup

Rdeči hrup (Brownov šum) je šumni signal, ki povzroča Brownovo gibanje. Ker se v angleščini reče Rjav (Brownov) šum, se njegovo ime pogosto prevaja v ruščino kot rjav hrup.
Spektralna gostota rdečega šuma je sorazmerna z 1/f², kjer je f frekvenca. To pomeni, da ima šum pri nizkih frekvencah več energije, celo več kot roza šum. Energija hrupa pade za 6 decibelov na oktavo. Akustični rdeči šum je slišan kot pridušen v primerjavi z belim ali rožnatim šumom

Modri (cian) hrup

Modri šum je vrsta signala, katerega spektralna gostota se poveča za 3 dB na oktavo. To pomeni, da njegova spektralna gostota narašča s frekvenco in mora biti, podobno kot beli šum, v praksi frekvenčno omejen. Za uho je modri šum zaznan kot ostrejši od belega šuma. Modri šum dobimo z razlikovanjem roza šuma; njihovi spektri so zrcalni.

Vijolični hrup

Vijolični šum je vrsta signala, katerega spektralna gostota se poveča za 6 dB na oktavo. To pomeni, da je njegova spektralna gostota sorazmerna s kvadratom frekvence in mora biti, podobno kot beli šum, v praksi frekvenčno omejena. Vijolični šum dobimo z razlikovanjem belega šuma. Spekter vijoličnega šuma je zrcalno nasproten spektru rdečega.

Sivi šum

Izraz sivi šum se nanaša na signal šuma, ki ima enako subjektivno glasnost za človeški sluh v celotnem območju zaznanih frekvenc. Spekter sivega šuma dobimo s seštevanjem spektra Brownovega in vijoličnega šuma. V spektru sivega šuma je viden velik "padec" na srednjih frekvencah, vendar človeško uho subjektivno zaznava sivi šum kot enoten po spektralni gostoti (brez prevlade katere koli frekvence).

Glosar ameriškega zveznega telekomunikacijskega standarda 1037C opredeljuje beli, roza, modri in črni šum.

Oranžni hrup

Oranžni šum je kvazistacionarni šum s končno spektralno gostoto. Spekter takšnega hrupa ima črte ničelne energije, razpršene po celotnem spektru. Te črte se nahajajo na frekvencah glasbenih not.

Rdeči hrup

Rdeči šum je lahko sinonim za Brownov ali rožnati šum ali pa oznaka za naravni šum, značilen za velika vodna telesa – morja in oceane, ki absorbirajo visoke frekvence. Rdeči šum se sliši z obale od oddaljenih predmetov v oceanu.

Zeleni hrup

Zeleni hrup je hrup naravnega okolja. Podobno roza šumu z izboljšanim frekvenčnim območjem okoli 500 Hz

Črni šum

Izraz "črni šum" ima več definicij:

Tišina
Šum s spektrom 1/f β, kjer je β > 2 (Manfred Schroeder, “ Fraktali, kaos, zakoni moči"). Uporablja se za simulacijo različnih naravnih procesov. Šteje se, da je značilno za "naravne nesreče in nesreče, ki jih povzroči človek, kot so poplave, tržni zlomi itd."
Ultrazvočni beli šum (s frekvenco več kot 20 kHz), podoben t.i. "črna svetloba" (s frekvencami, ki so previsoke, da bi jih zaznali, vendar lahko vpliva na opazovalca ali instrumente).
Hrup, katerega spekter ima večinoma ničelno energijo, razen nekaj vrhov

Kaj je hrup?

Znanstveniki so od vseh zvokov pogojno ločili določene naključne zvoke, ki jih imenujemo hrup.
Hrup je kaotično nihanje zvokov.
V vsakdanjem življenju se zelo pogosto srečujemo s hrupom: slišimo šum morja, hrup množice, šum vetra, šum vode, hrup mimo vozečega avtomobila...

Kakšni zvoki so tam?

Obstaja ogromno razvrstitev hrupa.
Zlasti je hrup lahko občasen (na primer avtobus, ki pelje po cesti) in stalen (na primer hrup, ki izvira iz množice ljudi). Takšni "konstantni" hrupi so običajno razdeljeni po moči, frekvenci, spektru, barvi in drugih parametrih.
Posebej zanimiva je delitev hrupa po barvah (delitev poteka po analogiji s paleto barv vidne svetlobe): ločimo beli in barvni šum (rožnati, rjavi, modri, vijolični, sivi, oranžni, rdeči, zeleni). in črni šum).

Kaj je beli šum?

Beli šum je kaotičen in nesistematičen signal. Zvoki sodelujejo pri nastajanju belega šuma različne frekvence, intenzivnost in glasnost, vendar so vsi ti zvoki pomešani in jih ljudje ne razlikujejo, temveč slišijo monoton zvok.
večina svetel zgled Beli šum je zvok radijskega ali televizijskega kanala, ki ga radijski valovi ne zasedajo. V naravi in vsakdanjem življenju so to zvoki bližnjega slapa, vetra, potoka, oceana, listja, ventilatorja, sesalnika itd.

Kaj je roza šum?

Med vsemi naštetimi barvnimi šumi je za nas še posebej zanimiv roza šum. Razlikuje se od bele teme, ki se pojavi pri nižjih frekvencah (torej nekoliko "mehkejši" od belega šuma) in se z vsako oktavo nekoliko "razpade" ("zasvetli" ali "utripa").
Najbolj presenetljiv primer roza šuma v vsakdanjem življenju je zvok helikopterja. V naravi je to zvok oddaljenega slapa (ker so v zraku visoke frekvence oslabljene).

Kaj otrok sliši v maternici?

Maternična votlina je pravzaprav veliko bolj hrupna, kot si ljudje mislijo. Otrok je obdan predvsem z zvoki iz črevesja (zaradi peristaltike, nastajanja plinov, črevesne gibljivosti), zvoki srčni utrip, hrup krvi, ki se premika po žilah, zvoki širjenja pljuč, materin govor in hrup iz okolja.
Verjetno je rožnati hrup tisto, kar dojenček sliši v maternici, saj takšen "pulzirajoči" ali "utripajoči" hrup povzroči srčni šum (zaradi srčnega ritma).

Kako lahko roza in beli šum pomagata otroku?

Hrup je zanimiv za starše in zdravnike, ker se domneva, da je rožnati hrup tisto, kar dojenček sliši v maternici, saj ta "pulzirajoči" ali "utripajoči" hrup povzroča srčni šum (zaradi srčnega ritma).
Včasih matere nehote poskušajo reproducirati rožnati šum tako, da otroka pomirjajo z zvoki »šššššš«. Tako nezavedno poskušajo posnemati zvočno okolje v maternici (mimogrede, tako kot poskušajo otroka previti ali ga zibati v naročju).

Kako hrup vpliva na otrokov spanec?

Številne študije so dokazale, da uporaba roza šuma med spanjem izboljša globino in kakovost spanja https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27354974, pri izvajanju elektroencefalografskih študij med spanjem pa nekatere študije https: //www .ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22726808 upoštevajte, da možganski valovi zmanjšajo svojo intenzivnost in se postopoma sinhronizirajo s signali roza šuma.
Uporaba hrupa pri uspavanju in med spanjem otroka poglobi spanec in pospeši uspavanje (v eni od raziskav https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1792397/ je bilo dokazano, da otroci so ob belem šumu zaspali trikrat hitreje, v povprečju v petih minutah, brez belega šuma pa je v enakem času zaspalo le 25 % otrok.
Uporaba belega in rožnatega šuma pomiri jokajoče in vznemirjene otroke, jim pomaga, da se sprostijo in privzamejo dojko v trenutkih prenapetosti.
Uporaba hrupa v času zaspanja in med otrokovim spanjem lahko materi pomaga pri soočanju s težavami, povezanimi s prekinitvami in kratek spanec, kot tudi z dolgimi obdobji zaspanja. Hrup pomaga otrokovim možganom, da se »sprostijo« in mirno zaspijo, ko je otrok prerazburjen in se težko sam umiri. Menijo, da je mama lažje zaspati po napornem dnevu z belim ali rožnatim hrupom.

Uporaba hrupa med spanjem otroka je lahko še posebej pomembna:

v novem kraju ali na izletu, ko otrok v neznanem okolju težko zaspi in ga bo hrup pomiril
če se otrok težko umiri in se potopi v ugodno vzdušje za spanje: v hiši je hrupno, je več kot en otrok, otroci so pred spanjem preveč razburjeni ali otroci hodijo spat ob različnih urah
če se pojavijo novi zvoki, ki so za otroka neobičajni (na primer, so sosedje začeli z obnovo ali poleti z okna zasliši oster hrup, vpitje igrajočih se otrok, avtomobilski alarm itd.
če je otrokov spanec nemiren, prekinjen, "raztrgan", kratek
če se otrok zbudi ob koncu cikla spanja, 20-25 minut po tem, ko je zaspal.

Kako pravilno uporabiti hrup?

Za izboljšanje spanja lahko vklopite hrup tik preden otrok zaspi, s čimer ustvarite ritual spanja in oblikujete določeno navado zaspati pri otroku zaradi stereotipnega zvoka, ki se ponavlja od predporodnega obdobja.

Med spanjem lahko ostane prižgan beli šum, kar je še posebej pomembno na koncu cikla spanja, približno 30 minut po tem, ko zaspijo, zlasti pri otrocih, ki imajo prekinjen in kratek spanec.
Ne puščajte hrupa ves čas nočnega spanca. Običajno se beli šum v posebnih napravah izklopi po 20-25 minutah.
Vira belega ali roza hrupa ne postavljajte bližje kot 1 meter od otroka

Za pomiritev otroka. Če otrok joka, potem je smiselno vklopiti beli šum nekoliko glasneje od joka, da otrok sliši ta zvok in se nanj osredotoči. Takoj, ko se otrok umiri in se jakost njegovega joka zmanjša, je treba glasnost hrupa zmanjšati.

Kakšna je sprejemljiva raven hrupa?

Pri uporabi hrupa za spanje je izjemno pomembno, da ne poškodujete otroka in ohranite zahtevano glasnost.

Zvok mora biti zadosten, da absorbira drug hrup, vendar ne dovolj glasen, da bi poškodoval slušni aparat.

Bolje je, da vklopite beli ali rožnati šum z glasnostjo največ 50 dB (to je malo glasnejše od pridušenega govora dveh odraslih (30 dB) in nekoliko tišje od običajnega pogovora med dvema odraslima (60 dB). dB), ali kot vlažilec, ki deluje s polno močjo). Zvok hrupa mora biti prijeten za vaš sluh.

Pomembna pravila:

Pomembno je vedeti, da je hrup lahko preglasen, kar lahko negativno vpliva tako na spanec kot na razvoj slušnih receptorjev otroka.

Poleg tega ostaja odprto vprašanje, ali pride do zasvojenosti s hrupnim spanjem in ali bo čez čas otrok lahko spal brez hrupa, vendar somnologi trdijo, da ima hrup nizko intenzivnost spanja. Vendar pa ni priporočljivo, da hrup pustite prižgan ponoči, da se otrok nauči spati tudi brez hrupa.

Igrače ne postavljajte neposredno v otroško posteljico.

Kje lahko dobim roza šum?

Lahko vklopite zvok sesalnika, sušilnika za lase, polivanja vode itd. (vendar bo hrup bel)
Obstajajo aplikacije za iPhone (na primer "Bayu-Bai"), kjer lahko izberete možnost šuma.
Lahko kupite igračo, ki oddaja roza zvok. Igrača bo ohranila tudi vonj po hiši in poskrbela za otipne občutke, ki so tako pomembni pri oblikovanju spalnih ritualov.

Pri izbiri igrače ali naprave, ki proizvaja hrup, upoštevajte:

Da je bolje izbrati igračo, ki ustvarja roza šum, namesto belega šuma (ki je mehkejši in bližje intrauterini hrup srčni utrip)
Bolje je, da lahko izberete več zvokov in izberete tistega, ki je najbolj primeren za vašega otroka.
Da mora biti glasnost igrače nastavljiva
Da mora imeti igrača časovnik, ki ga mama nastavi 5-10 minut kasneje po koncu enega cikla spanja (običajno 25-30 minut)
Igrača ne sme vsebovati dolgih trakov, vrvic, štrlečih delov ali drugih delov, ki bi jih otrok lahko odgriznil ali se vanje zapletel.

Kandidatka znanosti in mati, pediater in neonatolog, Levadnaya Anna Viktorovna

SAMO PROFESIONALIZEM

Šumne barve

Barve hrupa so sistem izrazov, ki določenim vrstam signalov šuma pripisujejo določene barve na podlagi analogije med spektrom signala poljubne narave (natančneje, njegove spektralne gostote ali, matematično gledano, parametrov porazdelitve naključnega procesa ) in spektri različnih barv vidne svetlobe.

Ta abstrakcija se pogosto uporablja v vejah tehnologije, ki se ukvarjajo s hrupom (akustika, elektronika, fizika itd.).

Beli šum je signal z enakomerno spektralno gostoto na vseh frekvencah in disperzijo enako neskončnosti. Je stacionarni naključni proces.

Z drugimi besedami, takšen signal ima enako moč v katerem koli frekvenčnem pasu. Na primer, signalni pas 20 hercev med 40 in 60 herci ima enako moč kot pas med 4000 in 4020 herci. Neomejen frekvenčni beli šum je mogoč le v teoriji, saj je v tem primeru njegova moč neskončna. V praksi je lahko signal le beli šum znotraj omejenega frekvenčnega pasu.

Rožnati šum

Spektralna gostota roza šuma je podana z ~1/f (gostota je obratno sorazmerna s frekvenco). Enakomerno pri kateri koli frekvenci. Na primer, moč signala v frekvenčnem pasu med 40 in 60 herci je enaka moči v pasu med 4000 in 6000 herci. Spektralna gostota takega signala se v primerjavi z belim šumom zmanjša za 3 decibele na oktavo.

Primer roza šuma je zvok helikopterja, ki leti mimo. Rožnati šum najdemo na primer v srčnem ritmu, v grafih električne aktivnosti možganov, v elektromagnetnem sevanju kozmičnih teles.
Včasih je roza šum vsak šum, katerega spektralna gostota se z naraščajočo frekvenco zmanjšuje.

Modri (cian) hrup

Modri šum je vrsta signala, katerega spektralna gostota se poveča za 3 dB na oktavo. To pomeni, da je njegova spektralna gostota sorazmerna s frekvenco in mora biti, podobno kot beli šum, v praksi frekvenčno omejena. Za uho je modri šum zaznan kot ostrejši od belega šuma. Modri šum dobimo z razlikovanjem roza šuma; njihovi spektri so zrcalni.

Brownov (rdeči) šum

Spektralna gostota rdečega šuma je sorazmerna z 1/f², kjer je f frekvenca. To pomeni, da ima šum pri nizkih frekvencah več energije, celo več kot roza šum. Energija hrupa pade za 6 decibelov na oktavo. Akustični rdeči šum je slišan kot pridušen v primerjavi z belim ali rožnatim šumom. Spekter rdečega šuma (na logaritemski lestvici) je zrcalno nasprotje spektra vijoličnega šuma.
Za uho se Brownov šum zazna kot "toplejši" od belega šuma.

Vijolični hrup

To je vrsta signala, katerega spektralna gostota se poveča za 6 dB na oktavo. To pomeni, da je njegova spektralna gostota sorazmerna s kvadratom frekvence in bi morala biti, podobno kot beli šum, v praksi organske frekvence. Vijolični šum dobimo z razlikovanjem belega šuma. Spekter vijoličnega šuma je zrcalno nasproten spektru rdečega.

Sivi šum

Izraz sivi šum se nanaša na signal šuma, ki ima enako glasnost za človeško uho v celotnem frekvenčnem območju. Spekter sivega šuma dobimo s seštevanjem spektra Brownovega in vijoličnega šuma. Spekter sivega šuma ima velik padec na srednjih frekvencah, vendar človeško uho zaznava sivi šum na enak način kot beli šum.

Obstajajo tudi druge, "manj uradne" barve:

Oranžni šum je šum s končno spektralno gostoto. Spekter takšnega hrupa ima črte ničelne energije, razpršene po celotnem spektru. Te črte se nahajajo na frekvencah glasbenih not.

Zeleni hrup je hrup naravnega okolja. Podobno roza šumu z izboljšanim frekvenčnim območjem okoli 500 Hz.

Črni šum
Izraz "črni šum" ima več definicij:

-Tišina
Hrup s spektrom 1/f, kjer je > 2. Uporablja se za simulacijo različnih naravnih procesov. Velja za značilnost »naravnih nesreč in nesreč, ki jih povzroči človek, kot so poplave, zemeljski plazovi itd.«

-Ultrazvočni beli šum(s frekvenco več kot 20 kHz), podobno kot ti. "črna svetloba" (s frekvencami, ki so previsoke, da bi jih zaznali, vendar lahko vpliva na opazovalca ali instrumente). Hrup, katerega spekter ima večinoma ničelno energijo, razen nekaj vrhov.

Beli šum. Kakšna je korist?

Ali veste, kaj je beli šum? Ste že kdaj občutili njegove učinke? Kakšna je korist od belega šuma in ali kaj takega načeloma obstaja?

Zdaj bom poskušal odgovoriti na ta vprašanja!

Beli šum je torej stacionarni šum, katerega spektralne komponente so enakomerno porazdeljene po celotnem območju vključenih frekvenc, kot nam pove Wikipedia. Z drugimi besedami, to je širokopasovno sevanje, ki ga sestavljajo vse valovne dolžine približno enake jakosti oziroma največji možni spekter tako različnih valovnih dolžin.

Ime je dobil po analogiji z belo svetlobo - učinek, ki ga opazimo v vidnem delu sončne svetlobe: če zmešamo vse barve vidnega spektra svetlobe, bodo dale belo barvo.

V slišnem frekvenčnem območju je primer belega šuma zvok slapa.

V nadaljevanju takšne znanstvene metafore!

Obstaja tudi koncept barvnega hrupa: hrup različne barve. In med vso njihovo raznolikostjo najvišjo vrednost ima tri vrste hrupa: beli šum, rjavi šum in roza šum.

Pogoste so vse tri glavne vrste hrupa:

Kjer so različni dejavniki naključno pomešani, a beli šum- slišati ga je mogoče na primer, če star radio uglasite na val, ki nima radijskih postaj. Drug primer je toplotni šum v polprevodnikih. Ustvarjajo ga kaotična nihanja atomov in z visoko ojačitvijo je precej slišna v kateri koli napravi za reprodukcijo zvoka. Izvor belega šuma je jasen – gre le za igro na srečo.

Rjav hrup. Pri nizkih frekvencah ima hrup več energije kot pri visokih frekvencah. Akustični rjavi (ali rdeči) hrup se sliši kot pridušen v primerjavi z belim ali roza hrupom. Njegova barva nima nobene zveze rjav svetloba, ki temu ustreza. Brown - iz besede Brown, Brownovo gibanje. Za uho je rjavi šum zaznan kot "toplejši" od belega.Razširjen je tudi v naravi, kar ni presenetljivo - navsezadnje nastaja z naključnim sprehodom. Na primer, ustreza morskim valovom in seveda Brownovemu gibanju delcev.

Rožnati šum, kljub nejasnemu izvoru, izjemno pogosta. Pozornost je prvič pritegnila, ko so fiziki opazili, da nekatere polprevodniške naprave oddajajo nenavaden zvok. Poleg običajnega termičnega belega šuma so ugotovili prisotnost šuma, ki je imel več nizkih in zelo nizkih frekvenc. Izkazalo se je, da je moč tega šuma obratno sorazmerna z njegovo frekvenco in to razmerje velja tudi za frekvence tisočink herca. To pomeni, da se v polprevodnikih odvijajo procesi, ki trajajo več dni ali več, kar ustvarja ta šum. Imenovali so ga "flicker noise", kar je zdaj drugo ime za roza šum. Primeri: oddaljeni šum slapa (ker so visokofrekvenčne komponente zvoka v zraku bolj oslabljene kot nizkofrekvenčne), zvok letečega helikopterja, ta šum najdemo tudi npr. v srčnem ritmu, v grafi električne aktivnosti možganov, v elektromagnetnem sevanju vesoljskih teles.

Rad bi tudi poudaril zeleni šum- hrup naravnega okolja. Spekter je podoben spektru roza šuma s "konico" okoli 500 Hz. Zeleni šum označuje tudi srednje frekvence belega šuma.

Kako barvni hrup vpliva na človeka?

Kot ste verjetno že uganili – na različne načine! Seveda je vse to individualno. Okus in barva ... kot pravijo! Toda mnogi so opazili, da ta hrup pomaga pri koncentraciji, če je okoli hrupno okolje, pomaga odvrniti od vseh misli, se sprostiti, zaspati, pomiriti jokajočega otroka in se celo umiriti glavobol!

Tako kot te zanimive lastnosti Na eni strani v angleškem jeziku sem našel:

beli šum(pri vseh frekvencah) je učinkovit masker tujega šuma, ker pokriva širok spekter "spektra". Odličen je za branje, učenje in katero koli drugo dejavnost, ki zahteva koncentracijo.

Rožnati šum(mešanica visokih in nizkih frekvenc) bo pomagal pri lajšanju stresa in obvladovanju napetosti. Ustvari terapevtsko okolje, ki sprosti vaš um in telo.

Rjav hrup(uporablja nizko zvočne frekvence) pomaga izboljšati spanec, prikriva šumenje v ušesih in zmanjšuje glavobole. Pomagal bo tudi pomiriti vaše otroke in živali.

Tukaj je povezava do te strani: http://www.simplynoise.com/ Obstaja tudi predvajalnik s temi zvoki (na samem vrhu strani), lahko ga preizkusite!

Tukaj je zanimiv video! Skeptiki bi se morali zamisliti)))

Seveda je vse individualno. In verjetno ne bi smeli stoodstotno upati na čudežni učinek teh zvokov. Poskusite, poglejte, kaj vam ustreza, vendar ne pretiravajte! Hrup ... zvoki narave ... Vse to je dobro! Toda včasih je bolje iti v naravo (in skoraj vsak lahko to stori enkrat na teden!).

Zakaj je beli šum uporaben: na primer zvok slapa. Rdeči šum Modri in vijolični šum na spletu

Klasifikacija hrupa

Po spektru